unique_ptr 链表的堆栈溢出[关闭]答案

【问题标题】：Stack overflow with unique_ptr linked list [closed]unique_ptr 链表的堆栈溢出[关闭]
【发布时间】：2016-06-02 19:08:19
【问题描述】：

我已经转换了以下链表结构

struct node {
  node* next;
  int v;
};

进入 c++11 版本 - 不使用指针。

struct node {
  unique_ptr<node> next;
  int v;
};

添加、删除元素和遍历工作正常，但是当我插入大约 100 万个元素时，调用头节点的析构函数时会出现堆栈溢出。

我不确定自己做错了什么。

{
  node n;

  ... add 10mill elements

} <-- crash here

【问题讨论】：

... add 10mill elements 在堆栈中？？请提供minimal reproducible example。
stackoverflow.com/questions/12168821/…
@HappyKoding 想一想这将如何运作。要删除第一个节点，首先需要删除第二个节点，所以调用一个函数。但要做到这一点，您首先需要删除第三个节点。所以你调用一个函数。您将拥有数百万级别的函数调用。您需要一种特定的方式来解开该链表，如果您不编写代码来执行此操作，它将不会自行编写。
@zenith 它不能那样做。它不知道该对象是链表的一部分，因此需要一种特殊的算法来使销毁变得合理。它只是为对象运行默认析构函数，它将为指向的对象运行默认析构函数，依此类推。对于这个特定问题，这是一个疯狂的算法。
@zenith 从性能的角度来看，这不仅是疯狂的，而且从“我可以合理地期望它在实际计算机上工作”的角度来看也是疯狂的。而且，事实上，它没有用。

标签： c++ c++11 linked-list stack-overflow unique-ptr

【解决方案1】：

正如其他答案中所解释的，由于递归隐式析构函数，您出现了段错误。无需借助原始指针、无需信任编译器或编写自定义分配器即可解决此问题：

~node() {
    for (std::unique_ptr<node> current = std::move(next);
         current;
         current = std::move(current->next));
}

在这里，您迭代地遍历指针链。这将一次一个地解开一个指针并将所有权std::move(current->next) 更改为当前。同时，current 拥有的先前未链接的指针将在被移动分配覆盖时被释放。

您可能会发现显式变体更直接：

current.reset(current->next.release()));

实际上等同于：

current = std::move(current->next));

我更喜欢move 版本，因为它不会给你留下一个原始指针。但在这种情况下，它没有任何区别。

【讨论】：

【解决方案2】：

你在这里没有做错任何事。

当您创建包含 1000 万个元素的列表时，为每个节点分配 make_unique 一切都很好（当然数据不在堆栈上，可能除了第一个节点！）。

问题是当您摆脱列表的头部时：unique_ptr 将负责删除它拥有的下一个节点，其中还包含一个 unique_ptr 将负责删除下一个节点……等等……

所以最终这 1000 万个元素会被递归删除，每个递归调用都会占用堆栈上的一些空间。

【讨论】：

有没有办法解决这个问题或者应该回到原始指针？
是的，有一种方法：当您创建 unique_ptr 时，您可以提供一个将被调用的自定义删除器，而不是默认删除器。因此，您可以提供一个使删除迭代而不是递归的方法。
使用-O2 编译可能会优化这种递归。
@DavidSchwartz 你当然是对的：用一个自定义删除器替换默认删除器，该删除器遍历列表以重置指针需要一点 unique_ptr 的好处，并且看起来非常接近您在没有 unique_ptr 的情况下编写的代码。剩下的主要优势是明确节点的所有权。我认为 OP 的问题是出于教育/实验目的，因为在现实世界中我们都会使用 <list>
atZereges：我用 gcc 和 clang 尝试了 O2。 clang 现在没有崩溃，但 gcc 仍然崩溃。 gcc 是 4.9 clang 是 3.5

【解决方案3】：

默认情况下std::unique_ptr 调用结构体std::default_delete 的运算符函数，它只执行运算符delete。

因此结构std::default_delete 的每个运算符函数递归地调用结构node 的数据成员next。

结果导致堆栈溢出。

如果你使用普通指针而不是 std::unique_ptr 类型的指针，但通过以下方式向结构节点添加析构函数，你会得到相同的结果

struct node {
  node* next;
  int v;
  ~node() { delete next; } 
};

甚至喜欢

struct node {
  node* next;
  int v;
  ~node() { if ( next ) delete next; } 
};

对于具有大量节点的列表，因为析构函数将被递归调用

【讨论】：

是的，你的权利，希望不必处理细节并依赖 RAII 概念
if (next) delete next 是多余的，因为删除空指针没有任何效果。
@zenith 我的意思是，即使他会这样写，也不会改变任何事情。

【解决方案4】：

因为当你销毁头节点元素时，它会调用析构函数oа unique_ptr，它会销毁调用析构函数的第二个元素，而第三个元素调用...等1mil次。

因此，您有 1 百万个嵌套函数调用（析构函数）。每个函数调用至少在堆栈中占用内存以存储返回地址（以及参数和局部变量，如果需要）。自然，堆栈不能提供这么大的内存量。您应该重新设计代码来解决它。例如，重写 Node 类的析构函数，使其找到最后一个列表元素，然后在循环中从末尾开始销毁它以及所有其他节点，而不是递归。

【讨论】：